中国启动5G技术研发实验,5G,我们准备好了吗?

2016-01-20 08:28:01来源: 中国科学报
    1月7日,工业和信息化部在北京召开“5G技术研发试验”启动会,宣布力争2020年商用5G。

消息一出,马上有媒体曝出,欧盟数字委员会对欧洲在5G方面的进展表示焦虑,欲召集各主要电信集团首席执行官商讨如何确保欧洲在5G技术领域获得领先地位。

其实,在2015年,欧洲、美国、日本、韩国和中国领先的5G组织已就“全球5G活动”签署多边谅解备忘录,欧盟与中国也就5G签署关键合作伙伴协议。

在一些人看来,他国的“焦虑”或许能彰显我国在5G领域作出的领先成就。中国作为5G技术标准化的主要参与国之一,在5G的标准制订工作中取得了巨大进展。为了促进全球业界在5G概念与关键技术方面尽快达成共识,我国IMT-2020(5G)推进小组在2015年2月11日发布了《5G概念白皮书》。

不过,这并不意味着我们成为龟兔赛跑中的“兔子”就可以放心睡大觉了。

5G关键技术现在怎么样

按照总体部署,我国的5G试验分为两步实施:2015年到2018年进行技术研发试验,由中国信息通信研究院牵头组织,运营企业、设备企业及科研机构共同参与;2018年到2020年进行产品研发试验,由国内运营企业牵头组织,设备企业及科研机构共同参与。

国际电信联盟(ITU)提出,5G有三大应用场景和八项关键能力指标:5G要支持增强移动宽带,海量机器类通信和超高、可靠、低时延通信三大应用场景。同时,除了传统的峰值速率、移动性、时延和频谱效率之外,还提出用户体验速率、连接数密度、流量密度和能效四个新增的关键指标。

而且,在5G的关键能力指标定义中,峰值速率要达到10~50Gbps,用户体验速率达到100Mbps~1Gbps,移动性要求可满足500km/h,时延可满足1ms,频谱效率要比4G 提升5倍,连接数密度要求达到106~107/km2,流量密度要求可满足1~10Tbps/km2,能效要求至少比4G 提升50~100倍。

在开展实验前,我国的5G关键技术到底处于什么阶段,离上述目标到底有多远?

“目前5G的大多数关键技术仍然处于理论研究阶段。对应的这些关键性能指标在一定的场景、业务和应用需求的约束条件下可以实现。”北京交通大学教授、英国工程技术学会会士艾渤向《中国科学报》记者指出,“但其实现与场景、业务和应用需求紧密相关。”

以用户体验速率为例,在静止状态,传输速率可以达到Gbps级别,但当移动速度达到500 km/h,在满足一定的性能指标,如要求一定传输误比特率条件下,其传输速率要想达到100Mbps有很大难度,也是非常有挑战性的研究课题。

对于超可靠通信而言,可能实现的传输速率在Mbps级别,而对于传输可靠性和传输时延要求极高的场合,可能实现的传输速率甚至在bps级别。“但是这不能说bps级别的传输速率就不属于5G技术,这些也属于5G移动通信的范畴,比如5G场景中的机器对机器(M2M)通信,只不过其对传输可靠性和传输时延要求极高。因此,在一定的场景、业务和应用需求前提下,现有指标是可以实现的。”艾渤说。

而据“5G技术研发试验”启动会的消息,此次启动的5G技术研发试验分为5G关键技术试验(单点关键技术样机性能测试)、5G技术方案验证(融合多种关键技术,开展单基站性能测试)和5G系统验证(5G系统的组网技术性能测试,5G典型业务演示)三个阶段实施。

哪些技术能在中国落地

5G关键技术已经从概念的研究进入到标准制定阶段,而早在2015年3月,中国通信业知名观察家项立刚曾对《中国科学报》记者表示,业内还在对5G进行定义,这些力量还在较量,可能要到2018年才能正式确立5G标准。

“虽然全球已在5G需求与愿景方面取得较高的共识,技术路线也已经明确了几个主要的方向,但是整体来看,业内在5G的诸多领域还存在不同的见解,5G关键技术还需要在标准统一之后才能够真正得到实现。”赛迪顾问通信产业研究中心总经理杨若飞向《中国科学报》记者指出。

在各种5G技术的较量中,哪些类型技术能够最终走出试验在中国落地?

记者在采访中了解到,5G演进存在三条路线:蜂窝网演进、无线局域网和可能的革命性技术路线。

为满足5G需求,需要从无线传输技术、无线组网技术以及网络架构等层面实现创新。

艾渤认为,中国自己提出的组网技术,如C-RAN;多址技术,如SCMA、PDMA、MUSA等就可以落地。

而在无线传输技术层面,不少专家看好大规模天线阵列、超密集组网、非正交传输、全双工等,认为这些都可能成为未来5G的重要技术方向。

“从我国情况来看,蜂窝网演进的5G技术很有可能最终走出来并在中国落地。首先,LTE已经是事实上的国内统一的4G标准,随着更多的先进技术融入到LTE技术标准中,给蜂窝移动通信带来了强大的生命力和发展潜力。”杨若飞说。

在国家以及各大通信企业、运营商的大力推动下,5G开展得如火如荼,取得了一些原创性研究成果。艾渤强调:“所以会在5G国际标准的争取上大有作为。”

公开信息显示,目前华为已经在成都建设5G外场测试局点。展讯则预计在2017年做出5G终端原型平台,在2018年推出5G测试芯片,到2019年发布预商用芯片。

大唐电信集团则在给《中国科学报》记者提供的消息中指出,其已在5G的标志性技术中取得重要的技术突破。2016年1月9日,即“5G技术研发试验”启动会召开两天后,大唐电信集团马上与无线移动通信国家重点实验室联合举办了5G/LTE-V技术研讨会。

还有哪些待解难题

2015年5月,《中国科学报》记者在采访英国皇家工程院院士、IET主席威廉·韦伯时,他表示就算花了大力气能够达到5G“风一般的速度”,还有手机处理器、手机电池、射频频谱与无线接入技术、电信运营商及成本问题摆在眼前。

在2020年启动5G商用前,这些问题能够解决吗?

艾渤提出,根据摩尔定律,在2020年,手机处理器的速率应该会有若干倍增长,手机处理器应该不会制约5G业务在手机上的应用。

他担心的是手机电池容量,随着应用业务的增多,这个问题会更加突出。

无线充电以及生物电等技术的发展、充电技术的更新也许会给手机在充电方面带来更多的选择,但总体上5G网络依然会受到手机电池容量的制约。”艾渤说。

他还指出,5G网络“风一般的速度”以更高的带宽为基础,而不是成百倍地提高频谱效率,就5G的关键性能指标来看,其频谱效率也只是4G的5倍。

但是实际情况是,目前,全球6G以下的频谱已经非常拥挤,为电信运营商分配更多的6G以下频谱来部署5G系统很难实现。而使用更高的频段,诸如毫米波频段去大规模部署5G系统也是不现实的。这将导致现有的网络基础设施无法共用,毫米波更小的覆盖范围导致需要部署更多的基站单元,网络建设成本会非常高。因此,高频段比如毫米波、太赫兹等无线覆盖更多的应该是应用在特殊场合、热点地区的覆盖。

艾渤认为,5G技术在2020年可能还是以提供特殊场景的应用解决方案为主。同时,当前运营商还在完善室内用户的LTE覆盖,逐渐收回网络投资成本,考虑到5G标准的制订、5G建网的成本等因素,短时间内不太可能进行5G大规模建网。

关键字:5G

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/article_50718.html
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